CN104040881B - 光伏聚光器模块工业布线及最终测试方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是涉及用于光伏聚光器模块的工业布线与最终测试的方法与装置，所述光伏聚光器模块包括模块框架、镜片盘、传感器载体盘以及电缆路由，具有以下特征：a)激光接触装置，用于无接触连接各自传感器(11)与连接组件(17)之间的连接线以及收集器接触板(19)，其中在所述传感器载体嵌板(13)上的所述电缆路由在每个例子中具有并联连接的5个CPV传感器作为基础结构，以及所述并联电路被串联连接，b)用于测试电性的装置，其中所述CPV传感器(11)就其本身而言具有施加于其上的特定电压，并且从其发射、通过所述镜片(15)的光被侦测与评估，以及c)用于测试完成的聚光器模块的紧密度的装置(5)，其中压缩空气被施加至所述模块的内部以及进行测试压缩空气的散出。

Description

光伏聚光器模块工业布线及最终测试方法及装置
许多年来，光伏领域中已经有致力于集中太阳辐射的方法。在此范例中，使用镜子与/或镜片来集中太阳的辐射，并且将太阳的辐射导向在特别的集光器太阳能电池。相应的聚光型光伏(CPV)系统现在正在普埃托利亚诺卡斯提亚的西班牙聚光型光伏系统研究所(ISFOC)进行测试。在阳光撞击比习知硅太阳能电池更加有效率的小型太阳能电池之前，使用镜片或镜子而使阳光成束为四百至一千倍强度。
来自专利文献的以下先前技术就这点而言是作为参考。
美国专利4834805A揭示具有以下特征的光伏电力模块。
光伏半导体晶体电池的装置，分布在层状基板中的各自电池位置中，其中它们被两个电性传导层包围并且使用绝缘层来隔离。此模块进一步由镜片形成的光传输层组成，光传输层被配置与层状结构具有一段距离，其中光传输层中的入射辐射被镜片聚焦至基板中，以及其中镜片层的厚度、基板层的厚度以及与镜片层与基板层间的间隔的厚度约为2英寸。
德国专利102006007472A1揭示光伏聚光器模块，包括容置太阳能电池于其上的镜片嵌板与基座嵌板，以及框架，其中以连接镜片嵌板与基座嵌板的方式，沿着镜片嵌板与基座嵌板的边缘而周围地配置框架。
此已知的聚光器模块要被改良为其可高成本效益地生产、耐用、并且可使得简单且弹性地整合无法容置在镜片嵌板与基座嵌板上或是仅可困难地容置在镜片嵌板与基座嵌板上的其它元件的效果。除此之外，需要建立能够生产此类聚光器模块的方法。
此处所要解决的问题在于一方面，至少一第一密封化合物及/或黏着化合物是沿着镜片嵌板与框架之间及/或基座嵌板与框架之间的框架而配置，以及在另一方面，至少一第二密封化合物是在框架的至少部分上方被周围地配置，其中两种密封及/或黏着化合物就其硬化时间及/或气体渗透性而言不同。
在前述权利要求中其中一项权利要求所请求保护的一种用于产生光伏聚光器模块的方法是由以下特征定义。
特别地，在沿着镜片嵌板的边缘与基座嵌板而配置连接镜片嵌板与基座嵌板的框架中，以及在一方面，至少一第一密封化合物及/或黏着化合物被配置在框架与镜片嵌板之间及/或框架与基座嵌板之间，以及在另一方面，沿着框架其长度的至少部分上方周围地导入至少一第二密封化合物，其中两种密封及/或黏着化合物的就其硬化时间及/或气体渗透性而言不同。
其中一种黏着物仅用以在生产过程期间使用UV光来固定板子的事实无法在此推论。
德国专利102010016675A1揭示光伏模块、用于电性连接多个光伏电池的方法以及用于电性连接多个光伏电池的装置。
根据本发明，一种用于电性连接多个光伏电池的方法在这里被请求保护，其中所述方法包括以下步骤：
1)使用第一多个接触线至第一光伏电池的前侧，
2)使用第二多个接触线至第一光伏电池的后侧，
3)使用第一多个接触线至第二光伏电池的后侧，
4)使用第二多个接触线至第二光伏电池的前侧，其中
5)第一多个接处线与第二多个接触线被配置关于另一者为偏移。
由此文件可推论类似所要解决的问题是产生改良的光伏模块，换句话说，用优化的方式组合光伏电池的接触结构以及接触带(接触线)的数目及尺寸。
根据本发明，装置与相应方法所要解决的问题是提出一种装置与方法，使得工业生产的聚光器模块可经济地且可靠地被工业布线，使得在实际操作中达到聚光器模块的高长期稳定性。
此目的通过本发明请求保护的装置而达成：
一种用于光伏聚光器模块的工业布线与最终测试的装置，所述光伏聚光器模块是由模块框架、镜片嵌板、传感器载体嵌板以及电线导向器组成，所述装置包括以下特征：
a)激光接触装置，用于无接触地连接各自传感器(11)与连接元件(17)之间的连接线以及收集器接触板(19)，其中在所述传感器载体嵌板(13)上的所述线导向器在每个例子中具有并联连接的各5个CPV传感器作为基础结构，以及其中待使用至所述传感器载体嵌板(13)的所述电连接线、连接元件(17)以及收集器接触板(19)从存储供应器中被自动地移除，并且被带至相应的握持装置区域中，以及其中在使用激光接触装置的连接之前，通过自动控制的握持装置将接触配对体固定在它们的目标位置，以及其中所述激光接触装置确保待连接的两个传导器未通过连接工具而接触，仅被加热非常短的时间，并且因而实际上不会变形，以及其中所述握持装置的定位是以激光控制的方式朝向所述聚光器模块上的标记，
b)用于测试电性的装置，其中电压被施加至它们自己的CPV传感器(11)，并且侦测与评估由其发射、通过镜片(15)的光，其中被鉴定的制造缺陷被校正，
c)用于测试完成的聚光器模块的紧密度的装置(5)，其中压缩空气被施加至这些模块的内部，以及进行测试压缩空气的散出。
以及通过本发明请求保护的方法而达成：
一种用于光伏聚光器模块的工业布线与最终测试的方法，所述光伏聚光器模块是由模块框架、镜片嵌板、传感器载体嵌板以及电线导向器组成，所述方法包括以下特征：
a)一旦已经使用所述传感器载体嵌板(13)，所述聚光器模块被带至电性接触的制造区域中，b)将所需要的连接线、连接元件(17)以及收集器接触板(19)分别从存储供应器移除、通过自动控制的握持装置来定位、以及由自动控制的激光接触装置而电性传导地连接，
c)电性连接具有接触子电路的所述收集器接触板(19)，以及得到的聚光器线(8,9)被馈送至外部连接元件，其中镜片嵌板(16)而后被提供至所述聚光器模块，
d)所述聚光器模块被馈送至用于测试电性的装置，其中某种程度的电压被施加至CPV传感器(11)本身，并且侦测与评估由其发射且通过镜片(15)的光，
e)所述聚光器模块而后被馈送至用于测试完成的聚光器模块的紧密度的装置(5)，其中压缩空气被施加至这些模块的内部，并且进行测试压缩空气的散出，
f)产生的发光通量的量测的结果与紧密度测试的结果被用于评价讨论中的所述聚光器模块的质量，并且进行相应的分类。
本发明：
根据本发明所述的方法，其特征在于
要用于所述传感器载体嵌板(13)的所述电连接线、连接元件(17)以及收集器接触板(19)从存储供应器被自动地移除，并且被带至相应的握持装置区域中。
本发明：
根据本发明所述的方法，其特征在于
在使用所述激光接触装置来连接之前，通过自动控制的握持装置将所述接触配对体固定在它们的目标位置，以及其中所述激光接触装置确保待连接的两个传导器未通过连接工具而接触、仅被加热非常短的时间，并且因而实际上不会变形。
本发明：
根据本发明所述的方法，其特征在于
所述握持装置的定位是以激光控制的方式朝向所述聚光器模块上的标记。
根据本发明的装置将更进一步详细描述如下。
图1：显示用于制造聚光器模块的设备的平面图。
图2：显示穿过聚光器模块的横切面图。
图3：显示传感器载体嵌板的部分区域。
图4：显示聚光器模块的传感器载体嵌板的整个区域。
图5：显示图4细节的图式。
图6：显示穿过使用的激光接触装置的横切面图。
于图2以横切面显示的用于制造聚光器模块的设备示例于图1的平面图。
然而，此处只考虑整体制造设备具有元件符号的部分。除了聚光器模块的布线时候之外，制造过程并不是本发明的一部份。
在此类模块的布线时候，传感器载体嵌板13已经连接至模块的框架，以及在布线之后的下一个处理步骤中，经历连接至镜片嵌板16，所述镜片嵌板16被平行配置于且相对于传感器载体嵌板13。承载激光头1的激光入口2是位在图1指出的接触空间3。使用这个入口2，模块框架通过激光头1可达到要接触的每一点。
用于紧密度测试的测试空间5以及用于后续电性测试的测试空间6将描述如后。
堆栈空间4使得可根据质量阶段来分类，所述质量阶段实质上是通过在用于紧密度测试的测试空间5与在用于后续电性测试的测试空间6的结果决定的。
图2显示穿过聚光器模块的横切面图。
这使得可于放大示例以横切面观看具有其支撑模块框架的聚光器模块。在上面可看到具有镜片15的镜片嵌板16，以及在下面可看到传感器载体嵌板13。为了能够显示忠实于尺寸的细节，此处示例的模块框架在每一侧上在其横向长度都有中断。在右侧，参照所使用的菲涅尔镜片15可在镜片嵌板16找到，以及参照CPV传感器11的相应接触点14与具有冷却及接触板10的相关接触点12可在传感器载体嵌板13中找到。在这个区域中也可看见在另一CPV传感器11的冷却及接触板10上至第一CPV传感器的左侧上，右边示例的CPV传感器的接触点14与接触点12之间被双破折线隔开的连接线。当然，这两个CPV传感器实际上没有直接相互连接，因为它们被双破折线隔开。在所显示的聚光器模块的中心网7的区域中示例了具有负极性的收集器线8与具有正极性的收集器线9。
图3显示传感器载体嵌板13的12个部分区域中的一个，可在图4看到其整体。
例如，冷却与接触板10、在此类接触板10上的接触点12，以及在传感器载体嵌板13上CPV传感器的接触点14分别被标示，如同从19个CPV传感器11的最上排上方所观看。在传感器载体嵌板13的右侧，上方可看到具有正极性的收集器接触板19，而且下方可看到具有负极性的收集器接触板。为了产生电力，5个CPV传感器在每个例子中并联连接为基础结构，以及这些并联电路依序串联连接，使得并联电路的电压被加在一起。在图3显示的示例中，5个CPV传感器的19个并联电路在每个例子中用这个方式串联连接，其中这些CPV传感器延伸在此部分区域的纵向侧上方。由于具有相同数目的并联电路的另外5个CPV传感器是位在横向侧，然而，在所显示的部分区域上，其电压在这里也被加在一起。图3显示的部分区域的总电压因此以2乘以在每个例子中5个CPV传感器的19个装置来给出，所述19个装置在每个例子中以并联连接。因此，通过一起连接的2乘以6个部分区域可产生高达1000伏特的总电压。
图4显示聚光器模块的传感器载体嵌板13。
所显示的聚光器模块的中心网7(在图2横切面所示)可从在传感器载体嵌板13中间的上方穿过整个长度而看到。在总共5件聚光器模块的左侧，第二横向网也被标示为18。具有负极性的收集器线8与具有正极性的相应收集器线9(如同也可由图2横切面推论)引导由聚光器模块供应的总电流实质地从所述传感器载体嵌板的几何中心至连接元件的区域的边缘。此元件不再另外说明。在所显示的传感器载体嵌板13的横向侧的右侧边缘，另一收集器接触板被标示为19。围住配置在右侧的传感器载体嵌板13的4个部分区域的4个角落点的圆圈再次示例于图5的放大图中。
图5显示了已知来自于图4的识别圆圈，作为图4的部分详细图式。此识别圆圈可在来自图4的聚光器模块的横向中心网7的中心看到。同样从上面可见的交叉件18垂直于中心网7。连接元件17在每个例子中在中心网7的上方与下方运作，彼此平行，并且根据图3、在每个例子中，从部分区域的收集器接触板19引导至另一收集器接触板19。这些收集器接触板19各自引导传感器载体嵌板的所显示的12个部分区域其中之一的全部电流，以及因此就其负载能力而言而被设计。在图4指出其整体的连接元件17确保了全部12个部分区域的电性串联连接。
横过中心网7的横切面在图5下半部中沿着A-A区段的线、在识别圆圈中示例的交叉件18可被看到的地方被示例出来。此处，除了传感器载体嵌板13与中心网7之外，对于中心网7的左边与右边，在交叉件18中也显示出圆形开口，连接元件17被引导穿过每一开口。
在以下所显示的横切面B-B中，因此可在横切面看到旋转90度而具有桥型轮廓的连接元件17。
图6显示穿过所使用的激光接触装置的横切面。此激光接触装置确保了非接触式的、快速与可靠的接触，成为两个电传导器之间的电连接。在这个区域使用激光确保了待连接的两个传导器不是通过连接工具而接触、仅加热非常短的时间，以及因此实际上不会变形并且因此可使用自动调整装置来处理。使用接收杆22引导与控制激光接触装置，用于入口载体头。在所显示的范例中，在每个例子中，使用夹子20与激光21来将连接元件电性传导地连接至收集器接触板19。
为了握持接触元件或是要被激光接触装置连接的接触配对体，提供相应的握持装置，所述相应的握持装置是以激光控制方式朝向聚光器模块的特定标记。不分别示例这些握持装置的使用。
一旦已经接触所有必要的电连接以及已经使用激光嵌板16，所制造的聚光器模块因此被馈送至用于测试电性的装置，其中某种程度的电压被施加至CPV传感器(11)本身，并且侦测与评估从其发射、通过镜片(15)的光。如果在这个区域中发现制造缺陷，则可手动地或自动地校正这些缺陷。
在聚光器模块的最终制造之后，聚光器模块被馈送至用于紧密度测试的装置(5)，其中施加压缩空气至这些模块的内部，并且进行压缩空气散出的测试。
复杂移动程序的控制以及所使用的传感器的信号处理需要特别的控制。
元件符号
1 激光头
2 激光入口
3 接触空间
4 堆栈空间
5 测试空间(紧密度测试)
6 测试空间(电性)
7 聚光器模块的中心网
8 收集器线(负极性)
9 收集器线(正极性)
10 冷却与接触板
11 CPV传感器(吸收器)
12 板10上的接触点
13 聚光器模块的传感器载体嵌板
14 CPV传感器(吸收器)的接触点
15 镜片
16 镜片嵌板
17 连接元件(平带或电缆)
18 交叉件
19 收集器接触板
20 夹子
21 激光
22 用于镜片嵌板的匣盒
23 用于入口载体头的接收杆。

Claims (5)

1.一种用于光伏聚光器模块的工业布线与最终测试的装置，所述光伏聚光器模块是由模块框架、镜片嵌板、传感器载体嵌板以及电线导向器组成，所述装置包括以下特征：
a)激光接触装置，用于无接触地连接各自传感器(11)与连接组件(17)之间的连接线以及收集器接触板(19)，其中在所述传感器载体嵌板(13)上的所述线导向器在每个例子中具有并联连接的5个CPV传感器作为基础结构，以及其中待使用至所述传感器载体嵌板(13)的电连接线、连接组件(17)以及收集器接触板(19)从存储供应器中被自动地移除，并且被带至相应的握持装置区域中，以及其中在使用激光接触装置的连接之前，通过自动控制的握持装置将接触配对体固定在它们的目标位置，以及其中所述激光接触装置确保待连接的两个传导器未通过连接工具而接触、仅被加热非常短的时间，并且因此实际上不会变形，以及其中所述握持装置的定位是以激光控制的方式朝向所述聚光器模块上的标记，
b)用于测试电性的装置，其中电压被施加至它们自己的CPV传感器(11)，并且侦测与评估由其发射、通过镜片(15)的光，其中被鉴定的制造缺陷被校正，
c)用于测试完成的聚光器模块的紧密度的装置(5)，其中压缩空气被施加至这些模块的内部，以及进行测试压缩空气的散出。
2.一种用于光伏聚光器模块的工业布线与最终测试的方法，所述光伏聚光器模块是由模块框架、镜片嵌板、传感器载体嵌板以及电线导向器组成，所述方法包括以下特征：
a)一旦已经使用所述传感器载体嵌板(13)，所述聚光器模块被带至电性接触的制造区域中，
b)将所需要的连接线、连接组件(17)以及收集器接触板(19)分别从存储供应器移除、通过自动控制的握持装置来定位、以及由自动控制的激光接触装置而电性传导地连接，
c)电性连接具有接触子电路的所述收集器接触板(19)，以及得到的聚光器线(8，9)被馈送至外部连接组件，其中镜片嵌板(16)而后被提供至所述聚光器模块，
d)所述聚光器模块被馈送至用于测试电性的装置，其中某种程度的电压被施加至CPV传感器(11)本身，并且侦测与评估由其发射且通过镜片(15)的光，
e)所述聚光器模块而后被馈送至用于测试完成的聚光器模块的紧密度的装置(5)，其中压缩空气被施加至这些模块的内部，并且进行测试压缩空气的散出，
f)产生的发光通量的量测的结果与紧密度测试的结果被用于评价讨论中的所述聚光器模块的质量，并且进行相应的分类。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于
要用于所述传感器载体嵌板(13)的电连接线、连接组件(17)以及收集器接触板(19)从存储供应器被自动地移除，并且被带至相应的握持装置区域中。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于
在使用所述激光接触装置来连接之前，通过自动控制的握持装置将所述接触配对体固定在它们的目标位置，以及其中所述激光接触装置确保待连接的两个传导器未通过连接工具而接触、仅被加热非常短的时间，并且因此实际上不会变形。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于
所述握持装置的定位是以激光控制的方式朝向所述聚光器模块上的标记。
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